DE1755860B2 - Arrangement with a rear axle drive shaft designed as a thin, continuous metal rod for motor vehicles with a front engine - Google Patents

Arrangement with a rear axle drive shaft designed as a thin, continuous metal rod for motor vehicles with a front engine

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DE1755860B2 DE1755860A DE1755860A DE1755860B2 DE 1755860 B2 DE1755860 B2 DE 1755860B2 DE 1755860 A DE1755860 A DE 1755860A DE 1755860 A DE1755860 A DE 1755860A DE 1755860 B2 DE1755860 B2 DE 1755860B2
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Description

die drehsichere Befestigung der Rohre am Fahrzeug, so daß diese Rohre mit ihrer federnden Aufhängung auf dem Metallstab echte Schwingungstilger bilden.the non-rotatable fastening of the pipes on the vehicle, so that these pipes with their resilient suspension form real vibration absorbers on the metal rod.

Dadurch, daß die Tilgermassen zusammen mit den sie verbindenden rohrförmigen Gummifedern gleichsam ein durchgehendes Rohr bilden, dienen sie zugleich als Verschmutzungsschutz für die Welle und die von ihnen umgebenen Bestandteile der Tilger.The fact that the damper masses together with the tubular rubber springs connecting them, as it were Form a continuous tube, they also serve as protection against contamination for the shaft and the components of the absorbers that are surrounded by them.

Die Erfindung findet mit Vorteil für eine an sich bekannte Antriebskonzeption mit Frontmotor Anwendung, bei der eine Einheit von Wechselgetriebe und Differentialgetriebe im Fahrzeugheck angeordnet ist. Der Betriebsbereich der Antriebswelle entspricht dann dem Motordrehzahlbereich und nicht dem entsprechend den vorgesehenen Übersetzungsverhältnissen vergrößerten Drehzahlbereich der Radantriebswelle. The invention is advantageously used for a drive concept known per se with a front engine, in which a unit of change gear and differential gear is arranged in the rear of the vehicle is. The operating range of the drive shaft then corresponds to the engine speed range and not to that increased speed range of the wheel drive shaft in accordance with the intended gear ratios.

In der Regel werden die 2. und 3. Harmonischen m den Betriebsbereich der Welle fallen. Dann wird man vorzugsweise drei Schwingungstilger in den drei Knotenpunkten der 4. Harmonischen anbringen.Typically the 2nd and 3rd harmonics will fall within the operating range of the wave. Then it will be it is preferable to install three vibration absorbers in the three nodes of the 4th harmonic.

Die Schwingungstilger solltep. keine scharf ausgeprägte Eigenfrequenz haben, sondern über einen mehr oder weniger breiten Frequenzbereich wirken, was schon durch die Verwendung von Gummifedern erreicht werden kann. Das gleiche Ergebnis kann durch Tilger mit mehreren unterschiedlichen Eigenfrequenzen (Federkonstanten) erzielt werden. Die unterschiedlicheen Eigenfrequenzen eines Tilgers können auch verschiedenen der zu dämpfenden Harmonischen zugeordnet werden.The vibration absorber should step. not a sharp one Have natural frequency, but act over a more or less wide frequency range, which can already be achieved by using rubber springs. The same result can be can be achieved by dampers with several different natural frequencies (spring constants). the Different natural frequencies of a damper can also have different harmonics to be damped be assigned.

Die Tilger werden durch Zwischenschaltung eines Lagers, vorzugsweise eines Wälzlagers, zwischen Welle und Tilger drehfest angeordnet. Die Schwingungsrichtungen bzw. -ebenen der Tilger mit translatorischen Schwingern bzw. Kippschwingern sollten dann vorzugsweise unterschiedlich gewählt werden. Bei normal zur Welle gerichteten Schwingungen läßt sich das durch gegenseitiges Verdrehen von Tilgern gleichen Aufbaus erreichen.The absorbers are through the interposition of a bearing, preferably a roller bearing, between Shaft and absorber arranged in a rotationally fixed manner. The vibration directions or levels of the damper with translational Oscillators or tilt oscillators should then preferably be chosen differently. In the case of vibrations directed normal to the shaft, this can be achieved by mutually rotating dampers achieve the same structure.

Die optimale Gestaltung der Tilger muß letztlich experimentell ermittelt werden, weshalb bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung nur das Grundprinzip eines Schwingungstilgers erläutert werden soll. Es zeigtThe optimal design of the damper must ultimately be determined experimentally, which is why the following description of an embodiment of the invention only the basic principle of one Vibration absorber should be explained. It shows

F i g. 1 eine Welle nach der Erfindung in schematischer Ansicht mit Darstellung ihrer Schwingungsformen, F i g. 1 a shaft according to the invention in a schematic view showing its waveforms,

F i g. 2 eine perspektivische, schematische Darstellung der Welle nach der Erfindung,F i g. 2 a perspective, schematic representation of the shaft according to the invention,

F i g. 3 eine Welle nach der Erfindung mit rohrförmigen Tilgermassen, undF i g. 3 a shaft according to the invention with tubular damper masses, and

Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3.FIG. 4 shows an enlarged detail from FIG. 3.

Die Schwingungen einer dünnen, frei laufenden Welle 1 haben das in F i g. 1 dargestellte Schwingungsbild. Die Anzahl der Schwingungsbäuche entspricht der vorliegenden Harmonischen, die jeweilige Resonanzdrehzahl ergibt sich durch das Quadrat der Harmonischen multipliziert mit der Drehzahl η der 1. Harmonischen.The vibrations of a thin, free-running shaft 1 have that shown in FIG. 1 shown vibration pattern. The number of antinodes corresponds to the harmonic present, the respective one The resonance speed results from the square of the harmonics multiplied by the speed η of 1st harmonic.

Die Schwingungen werden beherrscht, indem in den Knoten der kleinsten, oberhalb des Betriebsbereichs liegenden Harmonischen, z. B. der 4. Harmonischen, Schwingungstilger 2, 3, 4 angebracht werden. Durch die mit der Anbringung der Tilger 2,The vibrations are mastered by placing in the nodes of the smallest harmonics lying above the operating range, e.g. B. the 4th harmonic, Vibration absorbers 2, 3, 4 are attached. By attaching the damper 2,

3, 4 verbundene örtliche Massenerhöhung wird die ίο Frequenz dieser Harmonischen, im Beispiel der3, 4 associated local increase in mass is the ίο frequency of these harmonics, in the example of

4. Harmonischen, nicht geändert, da die Zusatzmassen im Schwingungsknoten liegen. Dagegen werden die Frequenzen aller darunterliegenden Harmonischen, im Beispiel die 1. bis 3. Harmonische, ge-4th harmonic, not changed because the additional masses lie in the vibration node. On the other hand, the frequencies of all harmonics below, in the example the 1st to 3rd harmonic,

»3 senkt. Die 1. Harmonische wird im allgemeinen weit unterhalb des Betriebsbereichs, d.h. unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Motors, liegen. Der Betrieb erfolgt überkritisch, Schwingungen in der 1. Harmonischen werden nicht erregt.»3 lowers. The 1st harmonic becomes wide in general are below the operating range, i.e. below the idling speed of the engine. The operation occurs supercritically, vibrations in the 1st harmonic are not excited.

ίο Bezüglich der 2. Hannonischen befinden sich die beiden äußeren Schwingungstilger 2, 3 im Bereich des Schwingungsbauches. Diese Tilger 2, 4 sind so abgestimmt, daß die 2. Harmonische unter Berücksichtigung der Zusatzmasse im Frequenzbereich derίο Regarding the 2nd Hannonische are the two outer vibration absorbers 2, 3 in the area of the antinode. These absorbers 2, 4 are like this matched that the 2nd harmonic taking into account the additional mass in the frequency range of

»5 Tilger 2, 4 liegt. Eine zweite Eigenfrequenz der Tilger 2, 4 kann auf die 3. Harmonische abgestimmt werden. Bezüglich der 3. Harmonischen befindet sich der mittlere Tilger 3 im mittleren Schwingungsbauch und ist daher auf diese Harmonische abgestimmt, die beiden äußeren Tilger 2, 4 liegen in der Nähe der äußeren Schwingungsbäuche. Auch diese Tilger können mit einer zweiten Eigenfrequenz auf die 3. Harmonische abgestimmt werden. Alle drei Tilger sprechen somit auf beide im Betriebsbereich der Welle liegenden Harmonischen an. Auf diese Weise werden die den Charakter einer Instabilität zeigenden zirkularpolarisierten Schwingungen kontrolliert, und die Welle wird auch in den Resonanzbereichen in Ruhe gehalten.»5 absorbers 2, 4 lies. A second natural frequency of the Damper 2, 4 can be tuned to the 3rd harmonic. With regard to the 3rd harmonic, there is the middle damper 3 in the middle antinode and is therefore matched to this harmonic, the the two outer absorbers 2, 4 are located near the outer antinodes. These damper too can be tuned to the 3rd harmonic with a second natural frequency. All three absorbers thus respond to both harmonics lying in the operating range of the shaft. In this way the circularly polarized oscillations showing the character of instability are controlled, and the wave is also kept at rest in the resonance areas.

F i g. 2 veranschaulicht, wie die Tilger mit je zwei normal zur Wellenachse verlaufenden Schwingungsrichtungen gegeneinander versetzt sind, um die umlaufenden Schwingungen der Welle besser zu beherrschen. Die Eigenfrequenzen e2 entsprechen je-F i g. 2 illustrates how the absorbers are offset from one another, each with two directions of oscillation normal to the shaft axis, in order to better control the rotating oscillations of the shaft. The natural frequencies e 2 correspond to each

weils etwa der 2. Harmonischen und die Eigenfrequenzen e3 jeweils etwa der 3. Harmonischen.because about the 2nd harmonic and the natural frequencies e 3 each about the 3rd harmonic.

Um namentlich bei nach unten offenem Kardantunnel die Tilger und deren Lager vor Verschmutzung zu schützen, sind die Tilgermassen gemäß denIn order to protect the absorbers and their bearings from contamination when the cardan tunnel is open at the bottom to protect, the absorber masses are in accordance with the

4j F i g. 3 und 4 als zwischen den Lagern 12 an rohrförmigen Gummifedern 13 aufgehängte, gegebenenfalls in Lagernähe massenbelegte Kunststoff- oder Metallrohrel4 ausgebildet. Die Lager 12 brauchen nicht abgedichtet zu werden. Gegebenenfalls kann in4j F i g. 3 and 4 as between the bearings 12 on tubular Rubber springs 13 suspended, possibly in the vicinity of the bearing, mass-occupied plastic or Metallrohrel4 formed. The bearings 12 do not need to be sealed. If necessary, in

diesem Falle auf Drehmomentenstützen verzichtet werden, wenn die beiden Endrohre an den Aggregaten verdrehsicher befestigt werden.In this case, torque arms can be dispensed with if the two tailpipes are attached to the units secured against rotation.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (7)

,\\ ι ζ, \\ ι ζ des Betriebsbereichs liegt. Eine solche als Vollstabof the operating range. Such as a full rod \ Patentansprüche: ausgebildete Welle zeichnet sich durch ein geringes\ Patent claims: trained wave is characterized by a low \ 1. Anordnung mit einer als dünner, durch- Trägheitsmoment aus und bewirkt infolge ihrer Tor-\ 1. Arrangement with a thin, through- moment of inertia and, due to its gate- f%gehender Metallstab ausgebildeten Hinterachs- sionsweichheit eine gute Dämpfung von Kupplungs-f% walking metal rod formed rear axle softness good damping of clutch ^ ^antriebswelle für Kraftfahrzeuge mit Frontmotor, 5 stoßen u. dgl. In diesem FjJI bereiten jedoch Schwin-^ ^ drive shaft for motor vehicles with front engine, 5 butt and the like. In this FjJI, however, vibrations insbesondere für Fahrzeuge mit im Heck ange- gungserscheinungen der 2. und 3. Harmonischen er-especially for vehicles with the 2nd and 3rd harmonic at the rear. %. ordnetem Wechselgetriebe, und mit den Metall- hebliche Schwierigkeiten. Man hat daher dip dünne %. arranged change gear, and with the metal considerable difficulties. One therefore has to dip thin "stab aufnehmenden Rohren, die zwischen Dreh- Welle mit einem Rohr umgeben und die Welle über"rod-receiving tubes, which are surrounded by a tube between the rotary shaft and the shaft over Jägern auf dem Metallstab an Gummifedern auf- mehrere Zwischenlager iai Rohr geführt, um damitHunters on the metal rod on rubber springs - several intermediate bearings iai pipe guided around with it gehängt sind, dadurch gekennzeichnet, io bezüglich der dünnen Wellenabsehnitte ebenfalls denare hung, characterized in that io with respect to the thin wave section also den daß der Metallstab (1) gestreckt ausgebildet ist, unterkritischen Betrieb zu erzielen. Nachteilig istthat the metal rod (1) is elongated to achieve subcritical operation. Is disadvantageous daß mit dem Metallstab (1) verbundene Schwin- dabei, daß das Führungsrohr sehr steif sein muß, umthat with the metal rod (1) connected to Schwin, that the guide tube must be very stiff in order to gungstilger für die im Betriebsbereich der Welle auch seinerseits unterkritisch zu bleiben und nicht liegenden Harmonischen der Grundschwingung schwingungsanfällig und damit geräuscherregend zuIn turn, damping absorbers for those in the operating range of the shaft also remain subcritical and not lying harmonics of the basic oscillation are susceptible to vibrations and therefore cause noise des Metallstabs (1), die unterhalb des Betriebs- 15 sein.of the metal rod (1), which will be below the operating 15. bereichs gelegt ist, vorhanden sind, daß die Eine weitere Lösung sieht vor, eine dünne WelleAnother solution is to use a thin wave Gummifedern (13) rohrförmig ausgebildet sind durch beidseitige Neigung der Lagerung gebogen ein- und sich über die Drehlager (12) auf dem Metall- zuspannen und in gebogenem Zustand laufen zu stab (1) abstützen, und daß die Rohre (14) als lassen. Durch diese Maßnahmen wird zwar die Biege-Tilgermassen für die Schwingungstilger am Fahr- ao eigenfrequenz erhöht. Bei Wellen einer für Kraftfahrzeug verdrehsicher befestigt sind. zeuge zweckmäßigen Baulänge gelingt es aber nicht,Rubber springs (13) are tubular in shape and are bent on both sides of the bearing. and to stretch over the pivot bearing (12) on the metal and run in the bent state Support rod (1), and that the tubes (14) as leave. Through these measures, the bending damper masses for the vibration absorbers on the driving ao natural frequency increased. In the case of shafts, one for motor vehicles are secured against rotation. but it is not possible to 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- diese Frequenz bis auf oberhalb des Betriebsbereichs kennzeichnet, daß die Tilger (2, 3, 4) in den liegende Drehzahlen anzuheben. Die Eigenfrequenz Schwingungsknoten der nächsten, oberhalb des gerät daher auf diese Weise in den Betriebsbereich. Betriebsbereichs liegenden Harmonischen ange- 35 Außerdem werden die Harmonischen der Biegebracht sind, vorzugsweise in den drei Schwin- eigenfrequenz von der stationären Durchbiegung gungsknoten der 4. Harmonischen. weniger beeinflußt, so daß die Harmonischen nied-2. Arrangement according to claim 1, characterized in that this frequency is above the operating range indicates that the absorbers (2, 3, 4) raise in the horizontal speeds. The natural frequency The vibration node of the next one above the device therefore enters the operating range in this way. The harmonics of the operating range are also applied are, preferably in the three natural frequency of the vibrations, from the stationary deflection 4th harmonic transition node. less influenced, so that the harmonics are low 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- riger Ordnung, zumindest die 2. Harmonische, ebenkennzeichnet, daß die Tilger (2, 3, 4) in ver- frlls noch im Betriebsbereich verbleiben. Aus der schiedenen, normal zur Wellenachse verlaufenden 30 deutschen Auslegeschrift 1 178 303 ist es für eine Richtungen unterschiedliche Federkonstanten derartige gekrümmte Welle bekannt, an bestimmten aufweisen. Stellen Schwingungstilger vorzusehen, deren Tilger-3. Arrangement according to claim 1, characterized by a lower order, at least the 2nd harmonic, that the absorbers (2, 3, 4) generally still remain in the operating range. From the It is for a different 30 German Auslegeschrift 1 178 303 running normal to the shaft axis Different spring constants such curved shaft are known at certain directions exhibit. Provide vibration absorbers whose damping 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- massen rohrförmig ausgebildet und, wie für Schwinkennzeichnet, daß die Tilger (2, 3, 4) sowohl als gungstilger erforderlich, mit einer Abstützung am translatorische Schwinger als auch als Dreh- 35 Fahrzeug versehen sind.4. Arrangement according to claim 1, characterized in that it is tubular and, as indicated for Schwink, that the damper (2, 3, 4) required both as a damping device, with a support on translational oscillators as well as rotating vehicles are provided. schwinger mit unterschiedlichen Eigenfrequenzen Eine derartige Einspannung weist auch die in derOscillators with different natural frequencies. Such a restraint also has the ausgebildet sind. deutschen Auslegeschrift 1 187 500 beschriebeneare trained. German Auslegeschrift 1 187 500 described 5. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch ge- Anoidnung auf, die mit die als Metallstab ausgekennzeichnet, daß die Schwingungsrichtungen bildete Welle aufnehmenden Rohren ausgerüstet ist, verschiedener Tilger unterschiedlich gewählt sind 40 die ihrerseits zwischen Drehlagem auf dem Metall-(F i g. 2). stab an Gummifedern — in Gestalt einer Gummi-5. Claim according to claim 1, characterized by the anoid that is identified with the metal rod, that the vibration directions formed wave is equipped with tubes, different absorbers are chosen differently 40 which in turn between pivot bearings on the metal (F i g. 2). rod on rubber springs - in the form of a rubber 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- zwischenlage — aufgehängt sind. Die beschriebenen kennzeichnet, daß die Tilger (7, 8) über Wälz- Teile dieser bekannten Anordnung sind von einem lager (5) mit der Welle verbunden sind, die starren Schutzrohr umgeben, das seinerseits am wiederum über eine weiche, vorzugsweise als 45 Fahrzeug angeflanscht ist.6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the intermediate layer is suspended. The described indicates that the absorbers (7, 8) on rolling parts of this known arrangement are from one bearing (5) are connected to the shaft, which surrounds the rigid protective tube, which in turn on is in turn flanged via a soft, preferably as a 45 vehicle. Gummiband ausgebildete Drehmomentenstütze Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durchRubber band designed torque support The invention is based on the object by mit dem Aufbau verbunden sind. wenig aufwendige Maßnahmen zumindest eine Ver-are associated with the structure. low-cost measures at least one 7. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeich- ringerung der unerwünschten Schwingungen zu ernet durch mehrteilig ausgebildete, ohne Demon- reichen, ohne daß sich die bei gebogener Welle eintage der Antriebswelle auswechselbare Tilger. 50 stellende, oben dargelegte Verlagerung der Grundfrequenz und die konstruktiven Schwierigkeiten zur7. An arrangement according to claim 1, to harvest the undesired vibrations marked through multi-part designs, without demonstration, without the occurrence of a curved shaft the drive shaft replaceable absorbers. 50 shifting of the basic frequency as described above and the constructive difficulties for Erzeugung der endseitigen Einspannung bei einemGeneration of the end-side restraint in one gekrümmten Metallstab ergeben. Die erfindungsge-curved metal rod. The inventive Die Erfindung befaßt sich mit der Schwingungs- mäße Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß tilgung bei einer als dünner, durchgehender Metall- 55 der Metallstab gestreckt ausgebildet ist, daß mit dem stab ausgebildeten Hinterachsantriebswelle für Kraft- Metallstab verbundene Schwingungstilger für die im fahrzeuge mit Frontmotor, insbesondere für Fahr- Betriebsbereich der Welle liegenden Harmonischen zeuge mit im Heck angeordnetem Wechselgetriebe. der Grundschwingung des Metallstabes, die unter-The invention is concerned with the vibration measurement construction is characterized in that amortization in one as a thin, continuous metal 55 the metal rod is stretched that with the rod-shaped rear axle drive shaft for force metal rod connected vibration damper for the im Vehicles with a front engine, especially for the drive operating range of the shaft lying harmonics with a gearbox in the rear. the fundamental oscillation of the metal rod, which Überwiegend werden bei Antriebswellen die zwi- halb des Betriebsbereichs gelegt ist, vorhanden sind, sehen Gelenken liegenden Wellenteile so steif aus- 60 daß die Gummifedern rohrförmig ausgebildet sind gebildet, daß deren Biegeeigenfrequenz oberhalb des und sich über die Drehlager auf dem Metallstab ab-Betriebsbereichs liegt, das Wellenstück also unter- stützen, und daß die Rohre als Tilgermassen für die kritisch bleibt. Schwingungstilger am Fahrzeug verdrehsicher be-Mainly with drive shafts that are placed between the operating range are available, see shaft parts lying on joints so stiff that the rubber springs are tubular formed that their natural bending frequency is above and above the pivot bearing on the metal rod from the operating range lies, so support the shaft piece, and that the pipes act as damper masses for the remains critical. Mount the vibration absorber on the vehicle so that it cannot twist Es ist auch schon bekannt, für die Antriebswelle festigt sind.It is also already known for the drive shaft to be fortified. zwischen dem mit einem Frontmotor verbundenen 65 Von der Anordnung nach der deutschen Auslege-Wechselgetriebe und dem Hinterachsgetriebe einen schrift 1187 500 unterscheidet sich die Erfindung dünnen durchgehenden Metallstab als Antriebswelle also nicht nur dadurch, daß der Metallstab gestreckt zu verwenden, dessen Biegeeigenfrequenz unterhalb ausgebildet und angeordnet ist, sondern auch durchbetween the connected to a front engine 65 From the arrangement according to the German manual gearbox and the rear axle drive a font 1187 500, the invention differs thin continuous metal rod as a drive shaft so not only by the fact that the metal rod is stretched to use whose natural bending frequency is formed and arranged below, but also by
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